大豆玉米带状复合种植全程机械化专用机具研制现状与趋势

围绕大豆玉米带状复合种植种、管、收全程机械化,以大豆玉米一体化播种机、同步分带喷杆喷雾机、大豆玉米一体化收获机等同步作业专用机具,以及高地隙玉米收获机、小型窄幅收获机等分步适用机具为研究对象,根据近年来研制试验和推广应用情况,深入分析总结各类专用机具的技术特点、研发生产、试验验证、推广应用和注意事项,掌握当前专用机具发展现状,从提高作业效益、作业质量、适应性、关键结构等方面明确机具研发趋势,为大豆玉米带状复合种植全程化机械化发展奠定基础。围绕机具改进熟化与推广应用,从同播同熟品种选育、关键技术科研攻关、鉴定评价方法制定、适用机具机型遴选、试验示范推广和全程机械化模式凝练等方面提出建议。     

气敏传感器在粮食储藏中的应用

本文研究并论述了粮食储藏的概念和特点,结合气敏传感器技术,分析了气敏传感器在粮食储藏中的研究情况与典型应用。事实表明,气敏传感器在粮食储藏领域具有良好的发展前景。     

雅砻江-安宁河并流段水沙及养分空间差异分析

为了解人类活动影响下的流域泥沙及养分分布情况,以雅砻江及其一级支流安宁河为研究对象,选择雅砻江—安宁河并流段为研究区,沿河流纵向选取6个断面,并对断面垂向与横向进行含沙量及氮磷浓度的监测,分析不同流域水沙沿程变化及养分空间分布特征。结果表明:(1)安宁河含沙量整体大于雅砻江并流段,2条河流中下游的含沙量均大于上游,总体沿程增加。在泥沙断面垂向分布上,雅砻江无明显分层现象;安宁河分层现象明显,表现出底层＞表层＞中层的规律。在泥沙断面横向分布上,除安宁河中下游为左侧分布外,安宁河上游及雅砻江并流段均表现为右侧分布。雅砻江并流段泥沙断面均匀性总体优于安宁河。(2)雅砻江TN、TP整体均显著小于安宁河流域,且雅砻江—安宁河并流段氮磷空间分布在断面垂向和断面横向上均存在显著差异。(3)雅砻江并流段TN、TP浓度与含沙量呈线性正相关,其中断面横向拟合度优于断面垂向,且TN与含沙量的相关性高于TP;而安宁河则是断面垂向拟合度大于断面横向,TP与含沙量的相关性高于TN。     

压力磨盘式薏苡脱壳装置的设计与试验

为提高薏苡脱壳质量,运用柔性剪切揉搓脱壳原理,设计了一种压力磨盘式薏苡脱壳装置。装置主要由进料搅龙、动磨盘、压力磨盘和压力调节装置等部件组成。工作时,薏苡随进料搅龙进入脱壳空间,依靠两磨盘之间的压力和摩擦力对薏苡进行揉搓脱壳,当压力磨盘受力大于薏仁破碎力时被顶起,以增大脱壳间隙,保护薏仁。对薏苡在导流区、破壳区和分离区的受力进行分析,确定影响薏苡脱壳质量的主要因素为薏苡含水率、脱壳转速、脱壳间隙和预紧力。以脱净率、破损率为试验指标,通过单因素试验确定薏苡脱壳装置的最佳参数范围;基于单因素试验结果,选取含水率为7%的薏苡,以脱壳装置的转速、脱壳间隙和预紧力为试验因素,脱净率和破损率为响应指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验,结果影响薏苡脱净率的主次因素依次为预紧力、脱壳间隙、脱壳转速,影响薏苡破损率的主次因素依次为脱壳间隙、预紧力、脱壳转速;基于响应曲面法对回归模型进行多目标优化,优选出脱壳装置的最佳作业参数组合为脱壳转速513.625 r/min、脱壳间隙2.061 mm、预紧力119.628 N,薏苡脱净率为91.731%、破损率为9.612%。将优化参数圆整,对薏苡进行连续脱壳作业,测得薏苡脱净率为91.12%,破损率为8.93%,可满足实际生产要求。     

无人机飞行高度对植被覆盖度和植被指数估算结果的影响

将无人机与多种成像传感设备相结合可实现田间作物表型信息的全面获取。针对田间复杂环境下无人机搭载多种成像传感设备在不同飞行高度处提取的作物信息具有差异性的问题,本研究着重探究了无人机搭载两种成像传感设备获取图像时,不同飞行高度对估算植被覆盖度以及植被指数结果的影响。首先为防止外界环境变化对获取图像质量造成干扰,通过最近邻插值算法将无人机飞行高度为25 m处获取的两个多光谱和可见光图像数据集分别退化为十个不同地面分辨率的模糊图像数据集,以模拟无人机在不同飞行高度中获取的作物图像。然后获取50m高度处的无人机图像数据集通过皮尔逊相关性分析验证模拟数据集的有效性。最后采用随机森林模型估算不同数据集中的植被覆盖度,分类精度大于91%。结果发现,当植被覆盖度小于二分之一时,随着地面分辨率的降低该指标不断被低估,反之则被高估。飞行高度50 m的真实图像与模拟图像估算植被覆盖度结果的相关系数r为0.992 8,两者具有强相关性,模拟图像估算得到的植被覆盖度变化具备参考意义。植被指数估算结果中,首先对无人机图像数据集进行辐射校正、阈值分割等图像预处理,然后根据公式计算得到植被指数,最后通过假设性检验对十个图像数据集计算得出的植被指数进行分析。结果发现,可见光植被指数在飞行高度61 m时具备显著性差异,多光谱植被指数在十个高度下均没有显著性差异,因此为保证无人机获取数据的准确性与完整性,建议当无人机搭载本文的两种相机获取作物信息时建议飞行高度不高于61 m。本研究为研究者利用无人机搭载多传感设备获取作物信息设定合适的飞行高度、减小作业成本提供参考。     

基于物联网的智慧农业发展与应用

本文研究并论述了智慧农业的概念、特点和架构,结合物联网技术,分析了基于物联网的智慧农业在国内外的研究情况与典型应用,事实表明,物联网技术在智慧农业领域具有良好的发展前景。     

沟插垄播式杂交稻制种机开沟装置的设计与试验

为实现杂交稻制种“沟底机插父本+垄台直播母本”种植模式下父本浅水、母本湿润的水分管理目标,根据2ZD–2.4型沟插垄播式杂交稻制种机设计了一种开沟装置。该装置由种沟开沟器、蓄水沟开沟器、插秧沟开沟器和浮板组成,由浮板带动开沟器同步开出所需沟型。采用三因素三水平正交试验分析开沟器起土角角度、元线角角度和挤压成型面长度对回土率和沟深稳定系数的影响,并进行多目标寻优,获取开沟器最佳参数组合。结果表明：当开沟器起土角为5°、开沟器元线角为65°、挤压成型面长度为140 mm时,种沟开沟器的回土率和沟深稳定系数分别为10.99%和8.34%,可实现种沟、插秧沟和蓄水沟同步作业。田间试验结果表明,插秧开沟深度为50 mm时,插秧深度为22.8 mm,漏插率和漂秧率均低于2.0%,母本出苗率达87.67%,可满足杂交稻制种种植农艺要求。     

气吸式密植精量排种器的设计与试验

为提高排种器在小株距密植条件下的播种单粒性和均匀性，根据大豆-玉米带状复合种植模式的农艺要求，设计一种具有双重清种作用的小株距密植气吸式精量排种器。通过分析排种器工作原理及确定关键部件结构参数，以合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标，以排种盘型孔数、外清种距离和内清种距离为试验因素进行三因素五水平正交试验，确定试验因素的主次顺序及最优水平；通过中心组合试验对试验因素及水平进行优化和验证。结果显示：排种盘型孔数和内外清种距离对排种性能均影响显著；玉米排种最优工作参数组合为型孔数35个、外清种距离6.2 mm、内清种距离1.6 mm；大豆排种最优工作参数组合为型孔数62个、外清种距离4.1 mm、内清种距离1.6 mm。对该参数组合下的排种性能进行试验验证，结果显示：玉米排种合格指数为95.40%，重播指数为1.50%，漏播指数为3.10%；大豆排种合格指数为97.78%，重播指数为0.32%，漏播指数为1.90%，与优化预测结果相吻合，且各项指标均满足播种需求。     

基于模糊PID的山地拖拉机调平控制系统的设计

在自行开发的山地拖拉机调平机构上加装了自动调平控制系统。系统以可编程逻辑控制器(PLC)为主控核心，以倾角传感器为车身平台倾角检测机构，以模糊PID为调平控制算法，通过监测倾角传感器检测的角度值来实时调整伺服电机的转动与伺服电缸的伸缩，以实现车体平台的自动调平。静态试验结果表明，拖拉机车体平台在倾斜15°的情况下，车体平台横向和纵向单独完成调平分别用时1.851 s和1.882 s，同时调平在3.319 s内完成。动态试验结果表明，拖拉机在行驶速度1.73 km/h、最大坡度15°时，完成车体平台横向和纵向调平分别用时6.253 s和6.853 s；调平时最大超调角分别为9.053 3°和8.687 2°，调平后车体平台角度偏差最终可控在0.5°。